JP2004170246A - 温度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタがハウジングに一体化された温度センサであって、雰囲気温度が１３０℃を超える環境でも使用可能で、かつ、コネクタの成形性および耐振性に優れる温度センサを提供することを目的とする。
【解決手段】素子カバー（２０）、ハウジング（８０）およびコネクタ（９１）を、液晶ポリマーにて形成する。液晶ポリマーは耐熱性が高いため、雰囲気温度が１３０℃を超える環境でも使用することができる。また、液晶ポリマーは成形性に優れているため、コネクタが高い寸法精度で形成されることによって、コネクタと相手側コネクタとを嵌め合わせたときのガタを小さくすることができる。コネクタのガタが小さくなることと、液晶ポリマーは通常の樹脂よりも機械的強度に優れていることとが相俟って、振動による割れなどが生じにくくなり、耐振性が著しく向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、温度を検出する温度センサに関するもので、例えば自動車の排気ガス等の温度を検出する温度センサとして好適である。
【０００１】
【従来の技術】
温度に応じた電気信号を出力する感温素子を用いて自動車の排気ガスの温度を検出する温度センサは、例えば、特許文献１に示されている。
【０００２】
このような自動車用温度センサは、被検温体の温度やセンサ取り付け部の雰囲気温度によって構成が異なっており、比較的低温（１００℃以下）の被検温体（例えば、吸気温）の温度を測定する温度センサでは、ステンレス等の金属製ハウジングに、ナイロン等の樹脂製コネクタを一体化させた構造としている。
【０００３】
一方、高温の排気ガス（６００〜９００℃）を測定する温度センサでは、樹脂の耐熱性の観点から、ハウジングとコネクタは一体化していない。すなわち、ハーネスによりコネクタを金属製ハウジングから離れた位置に配置することにより、ナイロンまたはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂製コネクタの使用を可能にしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２２１４５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車に搭載される温度センサは小型・軽量であることが求められる。そこで、小型・軽量化のために、通常は金属で形成されるハウジングを樹脂にすることが考えられる。しかし、通常の樹脂ハウジングでは、雰囲気温度が１３０℃程度までが限界である。
【０００６】
また、自動車に搭載される温度センサのコネクタは、相手側コネクタとの嵌め合いを確実にする必要があるため高い成形精度が要求されるとともに、振動により割れなどが生じないように耐振性に優れることが要求される。
【０００７】
さらに、高温用の温度センサにおいても、自動車への搭載性や装着性の面からは、コネクタがハウジングに一体化されている方が望ましい。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、コネクタがハウジングに一体化された温度センサであって、雰囲気温度が１３０℃を超える環境でも使用可能で、かつ、コネクタの成形性および耐振性に優れる温度センサを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、温度に応じた電気信号を出力する感温素子（１０）と、外部との電気的接続を行うターミナル（７０）と、感温素子（１０）とターミナル（７０）との電気的接続を行うリード線（４０）と、感温素子（１０）を収納する素子カバー（２０）と、リード線（４０）を収納するハウジング（８０）と、ターミナル（７０）を絶縁保持するコネクタ（９１）とを備え、素子カバー（２０）、ハウジング（８０）およびコネクタ（９１）が、液晶ポリマーにて形成されるとともに、素子カバー（２０）、ハウジング（８０）およびコネクタ（９１）が一体化されていることを特徴とする。
【００１０】
これによると、液晶ポリマーはナイロン等の通常の樹脂よりも耐熱性が高いため、コネクタがハウジングに一体化された温度センサを、雰囲気温度が１３０℃を超える環境でも使用することができる。
【００１１】
また、液晶ポリマーは通常の樹脂よりも成形性に優れているため、高い寸法精度が得られる。そして、コネクタが高い寸法精度で形成されることによって、コネクタと相手側コネクタとの嵌め合いを確実にすることができるとともに、それらを嵌め合わせたときのガタを小さくすることができる。それとともに、センサ取り付け用のねじがハウジングに形成されていたり、被取り付け部にハウジングのシール面を圧着して気密性を確保するようになっている場合、ハウジングが高い寸法精度で形成されることによって、温度センサを被取り付け部に取り付けた際のガタを小さくすることができるとともに、気密性を高めることができる。
【００１２】
さらに、上記のようにコネクタと相手側コネクタとを嵌め合わせたときのガタ、および温度センサを被取り付け部に取り付けた際のガタがともに小さくなることと、液晶ポリマーは通常の樹脂よりも機械的強度に優れていることとが相俟って、振動による割れなどが生じにくくなり、耐振性が著しく向上する。
【００１３】
さらにまた、液晶ポリマーは金属よりも熱伝導率が低いため、感温素子近傍から被取り付け部への熱引けが小さくなり、センサの応答性が向上する。
【００１４】
さらにまた、ハウジングおよびコネクタが同一材質であるため、それらの一体成形が可能である。そして、それらを一体成形した場合、従来、金属製ハウジングと樹脂製コネクタとの接合部にて発生していた気密不良の問題を解消することができる。
【００１５】
このように、本発明の温度センサは、自動車に搭載される温度センサに対する種々の要求を多く満足するものであり、自動車用に特に好適である。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、温度に応じた電気信号を出力する感温素子（１０）と、外部との電気的接続を行うターミナル（７０）と、感温素子（１０）とターミナル（７０）との電気的接続を行うリード線（４０）と、感温素子（１０）を収納する素子カバー（２０）と、リード線（４０）を収納するハウジング（８０）と、ターミナル（７０）を絶縁保持するコネクタ（９１）とを備え、素子カバー（２０）が金属にて形成され、ハウジング（８０）およびコネクタ（９１）が液晶ポリマーにて形成されるとともに、素子カバー（２０）、ハウジング（８０）およびコネクタ（９１）が一体化されていることを特徴とする。
【００１７】
これによると、請求項１と同様の効果が得られる。
【００１８】
請求項３に記載の発明では、温度に応じた電気信号を出力する感温素子（１０）と、外部との電気的接続を行うターミナル（７０）と、感温素子（１０）とターミナル（７０）との電気的接続を行うリード線（４０）と、感温素子（１０）を収納する素子カバー（２０）と、リード線（４０）を収納するハウジング（８０Ａ）と、ターミナル（７０）を絶縁保持するコネクタ（９１）とを備え、素子カバー（２０）およびハウジング（８０Ａ）が金属にて形成され、コネクタ（９１）が液晶ポリマーにて形成されるとともに、素子カバー（２０）、ハウジング（８０Ａ）およびコネクタ（９１）が一体化されていることを特徴とする。
【００１９】
これによると、コネクタがハウジングに一体化された温度センサを、雰囲気温度が１３０℃を超える環境でも使用することができる。また、コネクタと相手側コネクタとの嵌め合いを確実にすることができるとともに、それらを嵌め合わせたときのガタを小さくすることができる。さらに、振動による割れなどが生じにくくなり、耐振性が著しく向上する。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、素子カバー（２０）、ハウジング（８０Ａ）、およびコネクタ（９１）の接合部のうち、金属にて形成された部材と液晶ポリマーにて形成された部材との接合部に、互いに係合する係合部（１００）を備えることを特徴とする。
【００２１】
これによると、係合部の係合によって、金属にて形成された部材と液晶ポリマーにて形成された部材との結合状態が維持され、両部材の抜けを防止することができる。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は本発明に係る温度センサの全体構成を示す断面図、図２は図１の感温部やターミナルの外観図である。この温度センサは、自動車用内燃機関から排出される排気ガスの温度検出に用いられる。
【００２４】
図１、図２において、温度センサは、排気ガス中での使用に耐えうる高温用のサーミスタ素子１０を備えている。このサーミスタ素子１０は、セラミックやシリコン半導体により構成されて温度に応じて抵抗値が変化するものであり、換言すると、温度に応じた電気信号を出力するものであり、本発明の感温素子に相当する。その他、感温素子としては、白金等を用いた測温抵抗体素子や熱電対と呼ばれる素子でもよいことは言うまでもない。
【００２５】
サーミスタ素子１０は、一端側が開口し他端側が閉塞された有底円筒状の第１管２０に挿入（収納）されており、第１管２０は、円筒状の第２管３０に挿入されている。この第１管２０および第２管３０は、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３１０等のステンレスよりなる。第１管２０は、本発明の素子カバーに相当する。
【００２６】
白金線よりなる一対の電極線（図示せず）がサーミスタ素子１０から延びており、被覆チューブにより覆われた一対のリード線４０が各電極線の端部に溶接等により電気的に接続されている。
【００２７】
そして、サーミスタ素子１０が第１管２０に挿入され、電極線およびリード線４０が接続された後、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂よりなる断面コの字状の箱５０に、第１管２０の開口端部側が挿入されると共に電極線およびリード線４０が挿入され、次いで、箱５０の内部にエポキシ樹脂が充填される。なお、６０はエポキシ樹脂が充填された樹脂充填層である。
【００２８】
その後、箱５０の外部に取り出された各リード線４０の端部に金属製の一対のターミナル７０が溶接等により電気的に接続される。これにより、サーミスタ素子１０とターミナル７０とが電極線およびリード線４０により電気的に接続されるとともに、サーミスタ素子１０、第１管２０、第２管３０、電極線、リード線４０およびターミナル７０が、図２に示すように一体化される。この一体化されたものが、液晶ポリマーにて段付き円筒状に形成されたハウジング８０内に挿入され、この際第１管２０の底部側はハウジング８０から突出して配置され、次いで、液晶ポリマーがハウジング８０内に射出成形されて図１に示す温度センサが完成する。
【００２９】
９０は射出成形により形成された樹脂モールド部であり、この樹脂モールド部９０は、ハウジング８０から突出した部分にコネクタ９１が一体に形成されており、コネクタ９１によりターミナル７０の一端が絶縁保持されるとともに、コネクタ９１の開口端部側の空間にターミナル７０の他端が突出している。そして、電子制御装置（ＥＣＵ）等に接続された相手側コネクタ（図示せず）を温度センサのコネクタ９１に嵌め合わせることにより、相手側コネクタのターミナル（図示せず）と温度センサのターミナル７０とが電気的に接続される。
【００３０】
ハウジング８０の外周面にはおねじ部８１および六角部８２が形成されており、おねじ部８１を利用して温度センサが図示しない自動車用内燃機関の排気管に装着されるようになっている。また、六角部８２の端面（シール面）８３を被取り付け部（排気管）に圧着して気密性を確保するようになっている。そして、第１管２０の底部側が排気管内に臨むようにして温度センサが装着され、これにより、排気ガスの温度に応じてサーミスタ素子１０の抵抗値が変化して、排気ガスの温度を検出するようになっている。
【００３１】
なお、ハウジング８０および樹脂モールド部９０を形成する液晶ポリマーは、全芳香族ポリエステルを使用することができ、具体的には、スミカスーパーＬＣＰ（住友化学工業株式会社製、登録商標）を使用することができる。
【００３２】
本実施形態によると、液晶ポリマーの耐熱温度は３００℃程度で、ナイロン等の通常の樹脂よりも耐熱性が高いため、コネクタ９１がハウジング８０に一体化された温度センサを、雰囲気温度が１３０℃を超える環境でも使用することができる。そして、コネクタ９１がハウジング８０に一体化されているため、自動車への搭載性や装着性に優れている。
【００３３】
また、液晶ポリマーは通常の樹脂よりも成形性に優れているため、高い寸法精度が得られる。そして、コネクタ９１が高い寸法精度で形成されることによって、コネクタ９１と相手側コネクタとの嵌め合いを確実にすることができるとともに、それらを嵌め合わせたときのガタを小さくすることができる。それとともに、ハウジング８０が高い寸法精度で形成されることによって、温度センサを被取り付け部に取り付けた際のガタを小さくすることができるとともに、気密性を高めることができる。
【００３４】
さらに、上記のようにコネクタ９１と相手側コネクタとを嵌め合わせたときのガタ、および温度センサを被取り付け部に取り付けた際のガタがともに小さくなることと、液晶ポリマーは通常の樹脂よりも機械的強度に優れていることとが相俟って、振動による割れなどが生じにくくなり、耐振性が著しく向上する。
【００３５】
さらにまた、液晶ポリマーは金属よりも熱伝導率が低いため、サーミスタ素子１０近傍から被取り付け部への熱引けが小さくなり、センサの応答性が向上する。
【００３６】
なお、本実施形態では、予め成形されたハウジング８０内に液晶ポリマーを射出して樹脂モールド部９０を成形したが、ハウジング８０および樹脂モールド部９０は同一材質であるため、それらを一体成形してもよい。それらを一体成形した場合、従来、金属製ハウジングと樹脂製コネクタとの接合部にて発生していた気密不良の問題を解消することができる。
【００３７】
（第２実施形態）
上記実施形態では、ハウジング８０および樹脂モールド部９０を液晶ポリマーにて形成したが、被取り付け部の温度が液晶ポリマーの耐熱温度を超えるような場合には、図３に示すように、ハウジング８０Ａを金属製（例えば、ＳＵＳ３１６等のステンレス）とし、樹脂モールド部９０を液晶ポリマーにて形成してもよい。
【００３８】
この際、ハウジング８０Ａと樹脂モールド部９０との接合部に、係合部１００を設けるのが望ましい。係合部１００は、ハウジング８０Ａに形成された凸部８４と、樹脂モールド部９０における凸部８４周辺の部位とによって構成される。そして、係合部１００の係合によって、ハウジング８０Ａと樹脂モールド部９０との結合状態が維持され、ハウジング８０Ａと樹脂モールド部９０の抜けを防止することができる。
【００３９】
なお、凸部８４は、周方向全域にわたって連続して形成されたものでもよいし、周方向の一部に形成されたものでもよい。
【００４０】
また、凸部８４の代わりに、ハウジング８０Ａに凹部を形成しても、ハウジング８０Ａと樹脂モールド部９０との結合状態が維持され、ハウジング８０Ａと樹脂モールド部９０の抜けを防止することができる。
【００４１】
（他の実施形態）
上記実施形態では、第１管２０および第２管３０を金属製としたが、第１管２０および第２管３０を、ハウジング８０および樹脂モールド部９０とともに液晶ポリマーにて形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る温度センサの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の温度センサの要部の外観図である。
【図３】第３実施形態になる温度センサを示す断面図である。
【符号の説明】
１０…サーミスタ素子（感温素子）、２０…管（素子カバー）、
４０…リード線、７０…ターミナル、８０…ハウジング、９１…コネクタ。

Claims (5)

1. 温度に応じた電気信号を出力する感温素子（１０）と、外部との電気的接続を行うターミナル（７０）と、前記感温素子（１０）とターミナル（７０）との電気的接続を行うリード線（４０）と、前記感温素子（１０）を収納する素子カバー（２０）と、前記リード線（４０）を収納するハウジング（８０）と、前記ターミナル（７０）を絶縁保持するコネクタ（９１）とを備え、前記素子カバー（２０）、前記ハウジング（８０）および前記コネクタ（９１）が、液晶ポリマーにて形成されるとともに、前記素子カバー（２０）、前記ハウジング（８０）および前記コネクタ（９１）が一体化されていることを特徴とする温度センサ。
2. 温度に応じた電気信号を出力する感温素子（１０）と、外部との電気的接続を行うターミナル（７０）と、前記感温素子（１０）とターミナル（７０）との電気的接続を行うリード線（４０）と、前記感温素子（１０）を収納する素子カバー（２０）と、前記リード線（４０）を収納するハウジング（８０）と、前記ターミナル（７０）を絶縁保持するコネクタ（９１）とを備え、前記素子カバー（２０）が金属にて形成され、前記ハウジング（８０）および前記コネクタ（９１）が液晶ポリマーにて形成されるとともに、前記素子カバー（２０）、前記ハウジング（８０）および前記コネクタ（９１）が一体化されていることを特徴とする温度センサ。
3. 温度に応じた電気信号を出力する感温素子（１０）と、外部との電気的接続を行うターミナル（７０）と、前記感温素子（１０）とターミナル（７０）との電気的接続を行うリード線（４０）と、前記感温素子（１０）を収納する素子カバー（２０）と、前記リード線（４０）を収納するハウジング（８０Ａ）と、前記ターミナル（７０）を絶縁保持するコネクタ（９１）とを備え、
   前記素子カバー（２０）および前記ハウジング（８０Ａ）が金属にて形成され、前記コネクタ（９１）が液晶ポリマーにて形成されるとともに、前記素子カバー（２０）、前記ハウジング（８０Ａ）および前記コネクタ（９１）が一体化されていることを特徴とする温度センサ。
4. 前記素子カバー（２０）、前記ハウジング（８０Ａ）、および前記コネクタ（９１）の接合部のうち、金属にて形成された部材と液晶ポリマーにて形成された部材との接合部に、互いに係合する係合部（１００）を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の温度センサ。
5. 自動車に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の温度センサ。

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